Проектирование-методические и организационные принципы

Проектирование: методические и организационные
принципы создания информационных систем и
информационных технологий
Проектирование информационной системы (ИС) позволяет выявить системноинформационный подход к системе информационного обеспечения процессов управления
на основе информационных и коммуникационных технологий. ИС представляется как
многоцелевая и многофункциональная кибернетическая система, объединяющая все обслуживающие информационные и коммуникационные службы предприятия. Очевидно,
что успешное функционирование человеко-машинных информационных систем и технологий определяет качество проектирования.
Проектирование включает в себя все работы по созданию ИС и еѐ компонентов в соответствии с заданными требованиями, включая оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствующего качества программных продуктов, материалов, необходимых для организации
обучения персонала и т.д. Именно качественное проектирование обеспечивает создание такой
системы, которая способна функционировать при постоянном совершенствовании еѐ технических, программных, информационных составляющих.
В проектировании ИС управленческой деятельности используются системотехнические подходы, главными из которых являются:
• кибернетический подход, предполагающий:
 постановку цели функционирования управленческой деятельности объекта;
 моделирование структуры и динамики развития рыночных процессов, установление наличия прямых и обратных информационных связей;
 декомпозиции систем и модулей;
• открытость и возможность совершенствования всего комплекса и каждого компонента в отдельности;
• внутренняя непротиворечивость системы, как на уровне данных, так и уровне
управляющих процедур;
• минимизация бумажного документооборота и др.
Первоначально сформулированные академиком В.М. Глушковым научнометодические положения и практические рекомендации по проектированию автоматизированных систем в настоящее время сложились как основополагающие принципы создания ИС (см. рисунок 1).
 Принцип системности (системность и логичность построения обеспечивающих и
функциональных элементов ИС) предполагает учѐт всех подразделений предприятия/организации, анализ отдельных частей системы как еѐ самостоятельных структурных
составляющих и параллельно — выявление роли каждого из них в функционировании
всей системы в целом. Принцип системности позволяет:
• подойти к исследуемому объекту как единому целому — информационная интеграция, освоение интегрированных моделей управления (Integrated Management/Information Technology — IM/IT);
• выявить на этой основе многообразные типы связей между структурными элементами или бизнес-процессами, обеспечивающими целостность системы;
• установить направления производственно-хозяйственной деятельности системы и
реализуемые ею конкретные функции.
Принцип системности заключается в том, что при декомпозиции должны быть установлены такие связи между структурными компонентами системы, которые обеспечивают
цельность корпоративной системы и еѐ взаимодействие с другими системами. Нельзя разрабатывать какую-либо задачу автономно от других и реализовывать только отдельные еѐ
аспекты. Задача должна рассматриваться комплексно со всеми возможными информаци-
1
онными связями. Таким образом, реализуются процессы анализа и синтеза (греч. analysis
— разложение и synthesis — соединение), фундаментальный смысл которых — разложение целого на составные части и воссоединение целого из частей.
Принцип системности предполагает подразделение информационных потоков на
внешние и внутренние по отношению к объекту управления, учѐт структурнодинамических свойств протекающих в нѐм процессов, моделирование прямых и обратных
связей с окружающей средой.
Для построения автоматизированной системы требуется:
• описать информационную систему (определить потоки данных);
• исследовать информационную систему и разбить еѐ на подсистемы;
• спроектировать автоматизированные подсистемы с учѐтом связей между ними;
• связать автоматизированные подсистемы между собой в единое целое.
При этом автоматизированная информационная система должна обладать следующими свойствами:
• подсистемы должны быть совместимыми друг с другом и использовать общие информационные массивы;
• сбором информации должна заниматься специальная подсистема, а не каждая подсистема самостоятельно и только для себя;
• информационные массивы подсистем должны быть связаны для обмена данными
между собой.
Только многокомпонентная система обеспечивает соблюдение основополагающего
принципа построения автоматизированных информационных систем — отсутствие дублирования ввода исходных данных. Информация по операциям, проведѐнным с применением одного из компонентов системы, может быть использована любым другим еѐ компонентом. Модульность построения ИС нового поколения и принцип одноразового ввода
информации дают возможность гибко варьировать конфигурацией этих систем.
Кроме того, одно из достоинств принципа многокомпонентности, являющегося базовым при создании ИС нового поколения, состоит в возможности их поэтапного приобретения и внедрения. На первом этапе внедрения устанавливаются (или заменяются уже устаревшие) компоненты системы на те рабочие места, которые нуждаются в обновлении программного обеспечения. На втором этапе происходит развитие системы с подсоединением
новых компонентов и отработкой межкомпонентных связей. Возможность применения такой методики внедрения обеспечивает еѐ достаточно простое тиражирование и адаптацию к
местным условиям. Таким образом, информационная система нового поколения — это многокомпонентная система с распределѐнной базой данных.
 Программно-математический принцип включает широкое применение экономикоматематических методов и стандартных программ прогнозно-статистического характера. Задачи управления производственной, финансовой деятельностью организации в
большинстве своѐм ставятся как аналитические, оптимизационные или как задачи планирования. Поэтому и методы их решения относятся к соответствующим разделам математики.
2
Основные принципы создания ИС и ИТ управления
Принцип системности — системность и логичность построения обеспечивающих и
функциональных элементов ИС
Программно-математический принцип — применение экономико-математических
методов и стандартных программ прогнозно-статистического характера
Принцип декомпозиции — разбиение системы на ряд комплексов (модулей) задач,
каждый из которых моделирует определѐнную сферу управленческой деятельности
Принцип развития — использование новых методов и включение вновь созданных
программных модулей
Принцип адаптации — адаптация всех элементов и системы в целом
Принцип совместимости — обеспечение способности взаимодействия ИС различных
видов, уровней в процессе их совместного функционирования
Принцип стандартизации и унификации — применение типовых, унифицированных и
стандартизированных элементов функционирования ИС
Принцип эффективности — достижение рационального соотношения между затратами
на создание ИС и целевым эффектом, получаемым при еѐ функционировании
Принцип первого руководителя — закрепление ответственности при создании
системы за заказчиком
Принцип автоматизации информационных потоков и документооборота —
комплексное использование технических средств на всех стадиях прохождения
информации и документооборота
Принцип автоматизации проектирования — повышение эффективности самого процесса проектирования и создания ИС на всех хозяйственных уровнях страны
Принцип безопасности — обеспечение безопасности данных и всех информационных
процессов
Рисунок 1 – Основополагающие принципы создания ИС
 Принцип декомпозиции предполагает разбиение системы на ряд комплексов (модулей) задач, каждый из которых моделирует определѐнную сферу управленческой деятельности, например:
• управление трудовыми ре• управление
материально-техническим
сурсами;
снабжением;
• управление сбытом;
• анализ хозяйственной деятельности;
3
• управление запасами;
• управление производством; и т.п.
Преимущество такого подхода в том, что не затрагивается существующая структура
предприятия (деление на отделы и службы) и осуществляется автоматизация работы существующих структурных подразделений. При этом задачи можно делить на мелкие части, более
удобные для проработки и реализации, однако слишком мелкое деление приводит к избыточности накапливаемой информации и дублированию не только при еѐ хранении, но и при еѐ обработке в каждой из подсистем.
В то же время существенными преимуществами принципа декомпозиции являются:
• возможность оптимального подбора решения к каждой отдельной задаче;
• более простое внедрение в существующую структуру предприятия каждой подсистемы;
• возможность их последующей модернизации.
К недостаткам такого подхода относят трудности с реализацией обмена информацией между подсистемами и избыточность сбора и обработки информации.
Основными составляющими принципа декомпозиции — выделения самостоятельных функциональных подсистем комплексов задач — являются:
• относительная самостоятельность каждой из них, т.е. наличие конкретного объекта
управления; наличие соответствующего набора функций и функциональных задач с
чѐтко выраженной локальной целью функционирования;
• минимизация состава включенных в подсистему элементов;
• наличие одного или нескольких локальных критериев, способствующих оптимизации режима работы подсистемы и согласующихся с глобальным критерием оптимизации функционирования ИС и системы в целом.
 Принцип развития заключается в том, что ИС создаѐтся с учѐтом возможности
постоянного пополнения и обновления функций системы и видов еѐ обеспечений, а также в
инновационной деятельности, создание в рамках крупных компаний инновационных венчурных фирм, ориентированных на производство и самостоятельное продвижение на
рынках новых изделий и технологий.
Принцип развития включает поиск постоянного расширения возможностей системы,
совершенствование процессов управления, получение дополнительных результатных показателей с целью оптимизации управленческих решений. Это может сопровождаться постановкой и реализацией при использовании компьютеров и других технических средств
новых задач управления.
 Принцип адаптации всех элементов и системы в целом предполагает гибкое приспособление ИТ к изменениям рыночной среды, возможность быстрого переключения на
разные режимы использования аппаратных и телекоммуникационных средств. Этот принцип полностью пронизывает идеологию построения ИС управления — от анализа задач,
технико-экономических показателей и их группировок в модули до формулирования целей. Наиболее важной причиной такой направленности реализации ИС управления является необходимость отражения в еѐ моделях реальных производственно-хозяйственных и
финансовых ситуаций, а также возможной переориентации на производство новых изделий, выпуск новых товаров, расширение предоставляемых услуг, переход на новые принципы ведения управленческой деятельности. Однако имеются и технологические причины, связанные с возможной сменой методик расчѐтов экономических показателей, расположением реквизитов в первичных и результатных документах, изменением регламента
представления данных.
Поскольку цели предприятия, фирмы, любой организации могут меняться в зависимости от реальной ситуации, то цель проектирования должна носить адаптационный характер и соответствовать стратегическому направлению управленческой деятельности
конкретного экономического объекта.
 Принцип совместимости заключается в обеспечении процесса взаимодействия информационных систем различных видов, различных уровней их совместного функционирования,
4
максимального использования стандартов программного, технического и иного обеспечения. Реализация принципа совместимости позволяет обеспечить нормальное функционирование организаций, экономических объектов, повысить эффективность управления хозяйством
страны и его звеньями.
Согласно теории систем существует два типа систем: открытые и закрытые. Закрытая система имеет жѐсткие, фиксированные границы, еѐ действия независимы от окружающей систему среды.
Концепция открытых систем относится к важнейшим глобальным концепциям развития области ИТ. Еѐ разработка открыла новый этап в процессе стандартизации ИТ, характеризующийся системным подходом к разработке стандартов. В данной концепции
обосновывается экономическая целесообразность перехода к открытым системам ИТ, т.е.
системам, удовлетворяющим свойствам открытости.
Под общими основными свойствами открытых ИС понимаются:
• стандартизуемость — ИС проектируются и разрабатываются на основе согласованных международных стандартов и предложений, реализация открытости осуществляется на базе функциональных стандартов (профилей) в области информационных технологий;
• переносимость/мобильность и переиспользуемость программного обеспечения,
данных и опыта людей — обеспечение возможности переноса прикладных программ и данных при модернизации или замене аппаратных платформ ИС и возможности работы с ними специалистов, пользующихся ИТ, без их специальной
переподготовки при изменениях ИС;
• интероперабельность, т.е. возможность взаимодействия компонентов распределѐнной системы посредством обмена информацией и еѐ совместного использования (способность к взаимодействию с другими прикладными системами на локальных и/или удалѐнных платформах). Технические средства, на которых реализована ИС, объединяются сетью или сетями различного уровня — от локальной до
глобальной;
• масштабируемость/расширяемость как свойство сохранения работоспособности
системы ИТ в условиях варьирования значений параметров, определяющих технические и ресурсные характеристики системы и/или поддерживающей среды (возможность перемещения прикладных программ и передачи данных в системах и
средах, которые обладают различными характеристиками производительности и
различными функциональными возможностями, возможность добавления новых
функций ИС или изменения некоторых уже имеющихся при неизменных остальных функциональных частях ИС).
Благодаря этим свойствам минимизируются затраты на достижение преемственности
и повторного использования накопленного программно-информационного задела при переходе на более совершенные компьютерные платформы, а также интеграция систем и ресурсов в распределѐнные системы. Экономическая рентабельность реализации на практике
концепции открытых систем основывается на том, что переход к открытым технологиям
создает наилучшие предпосылки для инвестиций в ИТ, так как благодаря свойствам открытости систем ИТ существенно повышается конечная эффективность их использования.
Открытость систем достигается на основе стандартизации их поведения, наблюдаемого на границах систем или их интерфейсах. Под открытыми системами можно понимать системы, обладающие стандартизованными интерфейсами, и решение проблемы открытости систем основывается на стандартизации интерфейсов систем и протоколов
взаимодействия между их компонентами.
Методологическую основу концепции открытых систем составляют:
• концептуальный базис и принципы построения открытых систем;
• эталонная модель окружений открытых систем (RM OSE — Reference Model Open
Systems Environment);
5
• эталонная модель взаимосвязи открытых систем (RM OSI — Reference Model Open
Systems Interconnection);
• аппарат профилирования ИТ, предназначенный для конструирования открытых
систем в пространстве стандартизованных решений;
• концепция тестирования соответствия систем ИТ исходным стандартам и профилям;
• классификация профилей.
Открытая система характеризуется взаимодействием с внешней средой. Принцип
совместимости требует, чтобы предприятие рассматривалось в качестве открытой системы, так как оно зависит от поставщиков, конкурентов, налоговой и таможенной политики
правительства и т.д., с учѐтом внешней информации в его деятельности.
 Принцип стандартизации и унификации заключается в необходимости применения типовых, унифицированных и стандартизированных элементов функционирования
ИС — стандартизация бизнес-процессов, продуктов, услуг, учѐта, отчѐтности и др., уход
от узкой функциональной специализации в содержании и характере самой управленческой деятельности. Задачи необходимо разрабатывать, таким образом, чтобы они подходили к возможно более широкому кругу объектов. Внедрение в практику создания и развития ИС этого принципа позволяет сократить временные, трудовые и стоимостные затраты на создание ИС при максимально возможном использовании накопленного опыта в
формировании проектных решений и внедрении автоматизации проектировочных работ.
 Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения
между затратами на создание ИС и целевым эффектом, включая конечные результаты,
отражающиеся на прибыльности, получаемые по окончании внедрения автоматизации в
управленческие процессы и функционировании ИС. Финансирование решений в области
ИТ принимаются исходя из их финансовой выгоды. В частности использовать стандартное программное обеспечение — не вносить изменения в программы, предпочитая вместо
этого рационализировать свои бизнес-процессы. «Золотое» правило: программное обеспечение стоит модифицировать только в том случае, если в первый же год инвестиции в
разработку окупятся в четырѐхкратном размере. Только при таком соотношении будут
покрыты предстоящие расходы, связанные с поддержанием нестандартных программ.
 Принцип первого руководителя базируется на компетентности руководителя любого уровня в производственных, административных, психологических и других вопросах
определяет общие тенденции развития фирмы или еѐ подразделений и социальнопсихологический климат в коллективе.
Принцип первого руководителя, сформулированный ещѐ в 60-е годы ХХ века и по
сей день не потерял своей актуальности, так как распространяется на все сферы управленческой деятельности. Известно, что устойчивое бесконфликтное взаимопонимание среди
персонала способствует росту творческих начал и эффективной повседневной деятельности. И именно руководитель в первую очередь должен обеспечивать все элементы стабильности. Сформировать такой коллектив достаточно сложно и далеко не каждый руководитель способен это сделать. Напротив, негативное отношение руководителя к какимлибо нововведениям является тормозом в развитии творческой и профессиональной инициативы работников всех категорий.
Принцип первого руководителя предполагает закрепление ответственности при
создании системы за заказчиком — руководителем (назначенными руководителем ответственными), предприятия, организации, отрасли.
 Принцип автоматизации информационных потоков и документооборота предусматривает комплексное использование технических средств на всех стадиях прохождения информации от момента еѐ регистрации до получения результатных показателей
и формирования управленческих решений.
 Принцип автоматизации проектирования имеет целью повысить эффективность
самого процесса проектирования и создания ИС на всех хозяйственных уровнях страны,
6
обеспечивая при этом сокращение временных, трудовых и стоимостных затрат за счѐт
внедрения индустриальных методов. Современный уровень разработки и внедрения систем позволяет широко использовать типизацию проектных решений, унификацию методов и средств, при подготовке проектных материалов, стандартизацию подходов при проектировании отдельных элементов систем и подсистем, методы автоматизации ведения
проектных работ с использованием ПК и организованных на их базе автоматизированных
рабочих мест проектировщика.
Концепция, лежащая в основе разработки ИТ управления не должна противоречить
указанным принципам. Вместе с тем к ним добавляются объективные и субъективные
требования пользователей. Прежде всего, нужно отметить выбор технического обеспечения, который зависит не столько от применяемого системного программного комплекса,
сколько от нужд практики. Наиболее приемлемый вариант структуризации подобной системы базируется на применении АРМ и сетевых принципов функционирования.
Главным условием, выдвигаемым обычно заказчиком, является полное отсутствие или
хотя бы приемлемый небольшой объѐм ручного ввода данных. Важно также правильно организовать человеко-машинный диалог в процессе выполнения программ, а в результате их
работы желательно получить ответ в удобной и понятной для пользователя форме. Реализация такого рода требований обеспечивается как раз на этапе проектирования ИС и ИТ. Немаловажным требованием является предоставление заказчику полного проекта нового варианта ИТ, который представляет собой документально оформленное описание технологических решений по разработке и эксплуатации системы.
Использование распределѐнной технологии обработки и хранения данных позволяет
реализовать территориальный принцип управления, причѐм расстояние между подразделениями не имеет значения, поэтому такая организация может служить основой для создания не
только крупных холдингов, корпораций, но и транснациональных компаний. Децентрализация процесса обработки данных даѐт возможность оптимизировать портфельную структуру
ресурсов и вложений, финансовые потоки и управление в целом. В итоге будут повышены
гибкость, адаптивность и эффективность функционирования всей сложной многоуровневой
структуры организации, всей совокупности еѐ элементов и их взаимосвязей.
Соблюдение приведѐнных принципов необходимо при выполнении работ на всех
стадиях создания и функционирования ИС и ИТ, т.е. в течение всего их жизненного цикла. Понятия жизненного цикла и управления жизненным циклом ИТ в области ИТ введено
для обеспечения возможности контролировать во времени свойства ИТ.
Жизненный цикл — период создания и использования ИС (ИТ), охватывающий
еѐ различные состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данной автоматизированной системе и заканчивая моментом еѐ полного выхода из
употребления у пользователей (изъятия из эксплуатации).
Методология, технологии и инструментальные средства проектирования составляют
основу проекта любой ИС и ИТ.
Методология реализуется через конкретные технологии и поддерживающие
их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают
выполнение процессов ЖЦ.
Технология проектирования определяется как совокупность трѐх составляющих:
 пошаговой процедуры, определяющей последовательность технологических операций проектирования;
 критериев и правил, используемых для оценки результатов выполнения технологических операций;
7
 нотаций (графических и текстовых средств), используемых для описания проектируемой системы.
Технологические инструкции, составляющие основное содержание технологии,
должны состоять из описания последовательности технологических операций, условий, в
зависимости от которых выполняется та или иная операция, и описаний самих операций
(см. рисунок 2).
Методические материалы,
инструкции, нормативы
и стандарты, критерии оценки
результатов
Исходные данные
в стандартном
представлении
(документы, рабочие
материалы, результаты
предыдущей операции)
Технологическая
операция
Результаты
в стандартном
представлении
Исполнители, программные
и технические средства
Рисунок 2 – Жизненный цикл ИС и ИТ
Технология проектирования, разработки и сопровождения ИС и ИТ должна удовлетворять следующим общим требованиям:
 поддерживать полный ЖЦ ИС и ИТ;
 обеспечивать гарантированное достижение целей разработки ИС и ИТ с заданным
качеством и в установленное время;
 обеспечивать возможность выполнения крупных проектов в виде подсистем;
 обеспечивать возможность ведения работ по проектированию отдельных подсистем небольшими группами специалистов;
 обеспечивать минимальное время получения работоспособной ИС;
 предусматривать возможность управления конфигурацией проекта, ведения версий
проекта и его составляющих, автоматического выпуска проектной документации и
синхронизации еѐ версий с версиями проекта;
 обеспечивать независимость выполняемых проектных решений от средств реализации ИС и ИТ (систем управления базами данных, операционных систем, языков
и систем программирования);
 быть поддержанной комплексом согласованных средств, обеспечивающих автоматизацию процессов, выполняемых на всех стадиях ЖЦ.
Реальное применение любой технологии проектирования, разработки и сопровождения ИС и ИТ в конкретной организации и конкретном проекте невозможно без выработки
ряда стандартов (правил, соглашений), которые должны соблюдаться всеми участниками
проекта. К таким стандартам относятся:
• стандарт проектирования;
• стандарт оформления проектной документации;
• стандарт пользовательского интерфейса.
Стандарт проектирования должен устанавливать:
• набор необходимых моделей (диаграмм) на каждой стадии проектирования и степень их детализации;
8
• правила фиксации проектных решений на диаграммах, в том числе: правила именования объектов (включая соглашения по терминологии), набор атрибутов для
всех объектов и правила их заполнения на каждой стадии, правила оформления
диаграмм, включая требования к форме и размерам объектов, и т.д.;
• требования к конфигурации рабочих мест разработчиков;
• механизм обеспечения совместной работы над проектом, в том числе:
 правила интеграции подсистем проекта;
 правила поддержки проекта в одинаковом для всех разработчиков состоянии
(регламент обмена проектной информацией, механизм фиксации общих
объектов и т.д.);
 правила проверки проектных решений на непротиворечивость; и т.д.
Стандарт оформления проектной документации должен устанавливать:
• комплектность, состав и структуру документации на каждой стадии проектирования;
• требования к оформлению документации (включая требования к содержанию разделов, подразделов, пунктов, таблиц и т.д.);
• правила подготовки, рассмотрения, согласования и утверждения документации с
указанием предельных сроков исполнения для каждой стадии;
• требования к настройке издательской системы (редакторов), используемой в качестве встроенного средства подготовки документации;
• требования к настройке средств, для обеспечения подготовки документации в соответствии с установленными требованиями.
Стандарт интерфейса пользователя должен устанавливать:
• правила оформления экранов (шрифты и цветовая палитра), состав и расположение окон и элементов управления;
• правила использования клавиатуры, манипулятора «мышь», при необходимости
джойстика или других устройств ввода или управления;
• перечень стандартных сообщений, правила оформления текстов помощи;
• правила обработки реакции пользователя.
Современная информационная технология реализуется в условиях спроектированных информационных систем, где в процессе их создания должны быть увязаны наиболее
рациональные методы решения управленческих задач и человеко-машинная технология
обработки информации. При проектировании информационная технология рассматривается в пяти взаимосвязанных аспектах.
1) Технический — как аппаратно-коммуникационный комплекс, имеющий конкретную конфигурацию и служащий для обработки и передачи информации.
2) Программно-математический — как набор статистических, математических, инфологических, алгоритмических и прочих машинно-ориентированных моделей, а
также реализующих их компьютерных программ.
3) Методический — как совокупность средств реализации функций управления по
отношению к экономическому объекту — предприятию, объединению, региональному хозяйству и т.д.
4) Организационный — как описание документооборота и регламента деятельности
аппарата управления.
5) Пооперационный — как совокупность технологических, логических и арифметических операций, реализуемых в автоматическом режиме.
Управление проектом связано с вопросами планирования и организации работ, создания коллективов разработчиков и контроля за сроками и качеством выполняемых работ.
Техническое и организационное обеспечение проекта включает выбор методов и инструментальных средств для реализации проекта, определение методов описания промежуточных состояний разработки, разработку методов и средств испытаний программного
обеспечения (ПО), обучение персонала и т.п.
9
Обеспечение качества проекта связано с проблемами верификации, проверки и тестирования ПО. Верификация — это процесс определения того, отвечает ли текущее состояние разработки, достигнутое на данном этапе, требованиям этого этапа. Проверка позволяет оценить соответствие параметров разработки с исходными требованиями. Проверка частично совпадает с тестированием, которое связано с идентификацией различий
между действительными и ожидаемыми результатами и оценкой соответствия характеристик ПО исходным требованиям. В процессе реализации проекта важное место занимают
вопросы идентификации, описания и контроля конфигурации отдельных компонентов и
всей системы в целом.
10